Qu'est-ce qu'une barrière de diffusion?
Une barrière de diffusion est généralement un mince revêtement de matériau utilisé pour empêcher la diffusion. La diffusion se produit lorsque les molécules se déplacent d'une zone de concentration élevée vers une zone de concentration faible, de sorte qu'un nombre égal se produit dans les deux zones. La diffusion se produit que les molécules soient à l'état gazeux, liquide ou solide, et peut entraîner la contamination d'un produit par un autre.
Une barrière de diffusion n’ayant généralement que quelques micromètres, elle sert à prolonger la durée de conservation des produits contenant du métal en ralentissant leur corruption par rapport aux autres produits à proximité. Ces types de barrières sont utilisées dans diverses applications commerciales, de sorte que les barrières efficaces et peu coûteuses sont très recherchées, en particulier par le secteur de l'électronique. Bien qu'il existe des barrières de diffusion d'oxygène et d'hydrogène, la plupart des barrières de diffusion sont des métaux.
Une bonne barrière de diffusion a des propriétés physiques et chimiques qui varient en fonction des composants métalliques utilisés pour fabriquer la barrière. Plus la barrière de diffusion est fine et plus le revêtement est uniforme, plus la barrière est efficace. Les métaux dans la barrière doivent être non réactifs aux matériaux qui l’entourent, afin qu’ils ne se diffusent pas et ne corrompent pas les métaux que la barrière est censée protéger. De plus, la barrière de diffusion doit pouvoir adhérer fortement à ce qu’elle protège pour fournir une barrière sécurisée qui empêchera complètement la diffusion par toutes les molécules.
Les différents matériaux utilisés pour fabriquer les barrières de diffusion offrent différents avantages, et il faut prendre soin d'optimiser l'épaisseur, la réactivité et l'adhérence de la barrière. Les métaux diffèrent par leur réactivité et leur adhérence, certains offrant un degré élevé de non-réactivité mais une faible adhérence, ou inversement. Certaines barrières peuvent avoir plusieurs couches pour répondre au besoin de métaux non réactifs et adhésifs. En variante, une combinaison de métaux, appelés alliages, peut être utilisée pour former la barrière. Un certain nombre de métaux ont été utilisés dans la création de barrières de diffusion, notamment d'aluminium, de chrome, de nickel, de tungstène et de manganèse.
Les barrières de diffusion sont couramment utilisées dans la fabrication de composants électroniques depuis des décennies. Ils sont utilisés pour préserver l’intégrité du câblage interne en cuivre de l’isolant en silice qui l’entoure. Cela sert à prolonger la durée de vie du dispositif électronique en empêchant une défaillance du circuit qui se produirait si le cuivre et la silice entraient en contact. Jusqu'à présent, la technologie permettant de créer et de déposer des barrières de diffusion a permis d'accélérer la vitesse de l'électronique grand public; Cependant, de nouveaux alliages et de nouvelles techniques de dépôt en barrière sont à l'étude pour une utilisation dans les nouvelles générations d'électronique.